JP2018031494A - 中和器 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯装置の中和器に要求される要件を充足しながら小型化可能な中和器を提供すること。【解決手段】燃焼式給湯装置の燃焼ガスが露点以下の温度になることにより生成されるドレンを中和剤で中和する中和器において、前記ドレンの導入口と、前記中和剤を収容する収容室と、前記ドレンの水位を検知するための１対の電極と、前記１対の電極の夫々を収容する第１電極室及び第２電極室と、前記ドレンの排水口を備え、前記第１，第２電極室の夫々の側壁部には少なくともその上端部分と下端部分において前記収容室と連通する第１，第２スリットを設け、前記第１電極室には水抜き栓を設けた。【選択図】図４

Description

本発明は、燃焼ガスとの熱交換により湯水を加熱して給湯する給湯装置に関し、特に燃焼ガスの潜熱を回収して湯水を加熱する潜熱回収型給湯装置において、燃焼ガスから生じる酸性のドレンを中和して排水する中和器に関する。

従来から、燃焼ガスの顕熱を回収して湯水を加熱し給湯する給湯装置が広く使用されている。また、近年は燃焼ガスの潜熱も回収して湯水を加熱するエネルギー効率が高い潜熱回収型給湯装置も広く利用されている。

潜熱回収型給湯装置は、１次熱交換器と２次熱交換器を備えている。１次熱交換器は燃焼ガスの顕熱を回収して湯水を加熱し、２次熱交換器は顕熱を回収した後の燃焼ガスの潜熱を回収して湯水を加熱する。これらの熱交換器は、２次熱交換器で加熱された湯水が、１次熱交換器でさらに加熱されるように湯水の通路が接続されている。

２次熱交換器において、燃焼ガスは低温の湯水との熱交換により露点以下に降温する。そのため、燃焼ガスに含まれている水分が結露してドレンが発生する。ドレンは、燃焼ガスに含まれている硫黄酸化物や窒素酸化物等を取り込んで強い酸性を示す。このドレンはドレンパンに集められて中和器に導入され、中和された後で外部に排水される。

中和器は、例えば特許文献１のように、ドレン導入口と、主に炭酸カルシウムの結晶からなる粒状の中和剤を収容する中和剤収容室と、ドレン排水口と、ドレン導入口と排水口の間を水封する水封部と、ドレンの水位上昇を検知するための１対の電極と、この１対の電極を収容し且つ中和剤収容室と連通する電極室と、水封部の排水用の水抜き栓を備えている。中和剤が排水口や水抜き栓を詰まらせないように、通常はこれらの周りは中和剤が入り込めない構造になっている。また、１対の電極が中和剤と接触すると水位上昇を誤検知する虞があるので、１対の電極の周りにも中和剤が入り込まないように仕切り等が設けられているものもある。

特許第５６４７５１２号公報

ところで、給湯装置は、省設置スペースや壁部取り付け等の市場ニーズにより小型化が進められている。そのため、給湯装置に内蔵される機器類はコンパクトなものが要求され、その１つとしてコンパクトな中和器が求められている。しかし、コンパクトな中和器は、収容可能な中和剤の量が少なくなるため中和剤の補充が必要になるが、頻繁に中和剤を補充することは使用者にとって不便なので好ましくない。そのため、中和器は長期間、例えば１５年間の使用に必要な量の中和剤を収容可能な大きさが必要とされる。

また、ドレンの水位上昇を検知する１対の電極が中和剤と接触して誤検知しないように電極の周囲に中和剤との接触を防ぐ仕切りが必要である。さらに燃焼ガスが中和器を通って外部に漏洩することを防ぐため、ドレンが通る通路に水封部を設ける必要がある。この水封部の水を排水して凍結を防ぐ水抜き栓と、水抜き栓に中和剤による詰まりを防止する構造も必要である。このように中和器は様々な要求を満たす必要があり、小型化することは容易ではない。

本発明の目的は、給湯装置の中和器に要求される要件を充足しながら小型化可能な中和器を提供することである。

第１の発明は、燃焼式給湯装置の燃焼ガスが露点以下の温度になることにより生成されるドレンを中和剤で中和する中和器において、前記ドレンの導入口と、前記中和剤を収容する収容室と、前記ドレンの水位を検知するための１対の電極と、前記１対の電極の夫々を収容する第１電極室及び第２電極室と、前記ドレンの排水口を備え、前記第１，第２電極室の夫々の側壁部には少なくともその上端部分と下端部分において前記収容室と連通する第１，第２スリットが設けられ、前記第１電極室には水抜き栓が設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、中和剤を収容した収容室にドレンを貯留して中和し、中和したドレンを排水口から排水可能である。また、第１電極室は、収容室と連通する第１スリットによりドレンが進入可能であると共にスリット幅より大きい中和剤の進入を阻止可能である。その上、第１電極室に水抜き栓を設け、第１電極室と水抜き栓が第１スリットを共用することにより、水抜き栓と中和剤による水抜き栓の詰まりを防止する構造の設置スペースを節減することができるので、中和器の小型化が可能である。

第２の発明は、第１の発明において、前記収容室には、この収容室を仕切る複数の壁部を介してドレンが流下可能なドレン通路が形成され、前記ドレン通路には水封用壁部により２つに仕切られた水封部が設けられ、前記第１電極室は、前記水封用壁部より上流側の前記水封部と前記第１スリットにより連通していることを特徴としている。

上記構成によれば、ドレン通路の水封部により燃焼ガスの漏出を防ぐことができる。また、凍結の虞がある場合に第１電極室の水抜き栓から水封部のドレンを排水して、水封部の凍結を未然に防ぐことができる。

第３の発明は、第２の発明において、前記水封部より上流側の前記ドレン通路は、少なくとも１つの区画を形成するように仕切られ、前記第１電極室の側壁上端部分には、前記区画のうちの最上流区画と連通する切欠き部が設けられ、前記切欠き部から前記第１電極室及び第１スリットを介して前記水封部へドレンが流下可能な予備通路が形成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、水封部より上流側のドレン通路に詰まりが発生して流れなくなったドレンを、予備通路に流下させて水封部を含むドレン通路の下流側で中和して排水口から排水可能である。また、第１電極室が予備通路の機能を有するように構成して予備通路の設置スペースを省くことができるので、中和器の小型化に有利である。

本発明によれば、給湯装置の中和器に要求される要件を充足しながら小型化可能な中和器を提供することができる。

本発明の中和器を備えた給湯装置の正面図である。 図１の中和器を前方斜め右上から見た斜視図である。 図２の中和器を前方斜め左下から見た斜視図である。 図２の中和器の内部を後方斜め左上から見た斜視図である。 図２の中和器の内部の平面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

最初に、給湯装置１の全体構成について、図１に基づいて説明する。
給湯装置１は、燃焼部２と、１次熱交換器３と、２次熱交換器４と、中和器５と、制御部６等を備えた潜熱回収型の燃焼式給湯装置である。燃焼部２は燃焼用の空気を送り込む送風機７と、図示しないが燃料ガスを燃焼させるバーナ等を備えている。燃焼部２の上に１次熱交換器３が連結され、１次熱交換器３の上に２次熱交換器４が連結され、送風機７からバーナと１次，２次熱交換器３，４を順に通って排気口８に至る燃焼ガスの通路が形成されている。

１次熱交換器３は、バーナで発生した燃焼ガスの顕熱を回収して湯水を加熱する。２次熱交換器４は、１次熱交換器３を通過した燃焼ガスの潜熱を回収して湯水を加熱する。１次熱交換器３と２次熱交換器４は、２次熱交換器４で加熱された上水が１次熱交換器３でさらに加熱されるように湯水の通路が接続されている。２次熱交換器４を通過した燃焼ガスは、給湯装置１の前面側に設けられた排気口８から外部に排気される。

２次熱交換器４で燃焼ガスが露点以下になって生成されたドレンは、中和器５に導入され、中和器５の内部に収容された中和剤により中和されて外部に排水される。また、図示を省略するが給湯装置１は、バーナに燃料ガスを供給する燃料通路と、熱交換器に上水を供給する給水通路と、加熱された湯水を給湯する給湯通路と、燃焼ガスと風呂の湯水を熱交換させる風呂の追い焚き用の通路等を備えている。これも図示を省略するが、給湯装置１には各部温度を検知する温度センサ等が設けられ、制御部６は、温度センサ等の検知信号に基づいて送風機７の回転数や燃焼部２の火力を調節して給湯運転等を制御する。

次に、中和器５について説明する。
図２，図３に示すように、中和器５は、合成樹脂により箱状に形成された容器１１と、その上部を水密に閉じた合成樹脂の上蓋１２により構成される。上蓋１２にはドレンを導入する導入口１３が設けられ、２次熱交換器４で発生したドレンを中和器５内に導入するドレン管が導入口１３に接続される。導入口１３から下方に向かってドレンの通路が延びていてもよい。また、中和器５内のドレン水位が上昇した場合に、ドレンを介して流れる電流によりドレン水位の上昇を検知可能な１対の電極１４ａ，１４ｂを中和器５内に挿入するための１対の電極挿入部１５ａ，１５ｂが上蓋１２に設けられている。１対の電極１４ａ，１４ｂは、上蓋１２の下面から例えば１０ｍｍ下方に突出するように挿入される。中和器５の底部には、中和したドレンの排水口１６と容器１１内のドレンを排水可能な水抜き栓１７が設けられている。

図４，図５に示すように、中和器５の内部は複数の壁部により仕切られて、中和剤（図示略）を収容する収容室２１と、１対の電極１４ａ，１４ｂを収容する１対の電極室２２ａ，２２ｂと、排水口１６を有する排水口室２３が設けられている。収容室２１は複数の壁部により仕切られて第１〜第６区画２１ａ〜２１ｆが設けられている。各区画間を仕切る壁部の上端部分または下端部分に開口を有して連通することにより、ドレンが最上流区画の第１区画２１ａから第６区画２１ｆまで順に流下可能なドレン通路が形成されている。排水口室２３はその側壁上端部分に第６区画２１ｆと連通する開口２３ａを有し、第６区画２１ｆ内のドレンの水位がその開口２３ａの下端より上昇すると、ドレンが開口２３ａ及び排水口室２３を通って排水口１６から外部に排出される。

第３区画２１ｃと第４区画２１ｄの間は、下端部分に開口を有する水封用壁部２０ａにより仕切られ、第２区画２１ｂと第３区画２１ｃの間及び第４区画２１ｄと第５区画２１ｅの間は夫々上端部分に開口を有する壁部２０ｂ，２０ｃにより仕切られて水封部２５を構成している。収容室２１に形成された第１〜第６区画２１ａ〜２１ｆに収容された中和剤（図示略）は、上蓋１２との間に例えば１０ｍｍ程度の隙間が空く高さまで入れられている。

１対の電極室２２ａ，２２ｂは、電極１４ａを収容すると共に水抜き栓１７が底部に設けられた第１電極室２２ａと、電極１４ｂを収容する第２電極室２２ｂが隣接して設けられている。第３区画２１ｃとの間の第１電極室２２ａの側壁部には、少なくともその上端部分と下端部分においてドレン通路の第３区画２１ｃと連通する第１スリット２６が設けられている。第１区画２１ａとの間の第２電極室２２ｂの側壁部には、少なくともその上端部分と下端部分において第１区画２１ａと連通する第２スリット２７が設けられている。本実施例では第１，第２スリット２６，２７は夫々第３区画２１ｃ，第１区画２１ａとの間の側壁部の全高にわたって設けられ、箱状の容器１１とこの容器１１内を仕切る複数の壁部の一括形成を容易にしている。

第２電極室２２ｂには、ドレンが第２スリット２７を通って進入可能であるが、中和剤は主として炭酸カルシウムの結晶からなる粒状体であり、その大きさは第２スリット２７の幅より大きいので、中和剤は第２電極室２２ｂに入り込まない。

一方、第１電極室２２ａは、第２電極室２２ｂと同様に、ドレンが第１スリット２６を通って進入可能であるが、第１スリット２６の幅より大きい中和剤は第１電極室２２ａ内に入り込まない。水封部２５を構成する第３区画２１ｃと第４区画２１ｄは、その間を仕切る水封用壁部２０ａの下側で連通しているので、第１電極室２２ａの底部に設けられた水抜き栓１７の開栓により水封部２５の水抜きが可能である。

また、第１区画２１ａと第１電極室２２ａの間の側壁上端部分には、第１区画２１ａと連通する切欠き部２８が設けられている。従って、第１区画２１ａと第３区画２１ｃの間には、この切欠き部２８と第１電極室２２ａと第１スリット２６を介してドレンが流下可能な予備通路が形成されている。この予備通路は、第１区画２１ａと第２区画２１ｂの間または第２区画２１ｂと第３区画２１ｃの間において、例えばバイオフィルムの発生によってドレンが流下できなくなった場合に、第１区画２１ａのドレンを第３区画２１ｃへ流下させて排水口１６から排水可能である。

本発明の中和器５の作用、効果について説明する。
中和器５は中和剤の収容室２１と第１，第２電極室２２ａ，２２ｂを備えている。第１電極室２２ａの側壁部には少なくとも上端部分と下端部分に収容室２１と連通する第１スリット２６が設けられ、第２電極室２２ｂの側壁部には少なくとも上端部分と下端部分に収容室２１と連通する第２スリット２７が設けられている。第１，第２スリット２６，２７により第１，第２電極室２２ａ，２２ｂ内にドレンが進入可能且つスリット幅より大きい中和剤が進入不能に構成されている。この第１電極室２２ａに水抜き栓１７を設けて、第１電極室２２ａと水抜き栓１７とが第１スリット２６を共用するように構成したので、水抜き栓１７と中和剤による水抜き栓１７の詰まりを防止する構造の設置スペースを節減して、中和器５の小型化が可能である。

また、収容室２１に第１〜第６区画２１ａ〜２１ｆからなるドレン通路が形成され、第１電極室２２ａは第１スリット２６によりドレン通路に設けられた水封部２５と連通し、水封部２５の凍結の虞がある場合に水抜き栓１７からドレンを排水して凍結を未然に防ぐことができる。さらに、水封部２５の上流側のドレン通路に詰まりが発生した場合、第１電極室２２ａを通る予備通路にドレンを流下させることにより詰まったドレン通路を迂回して排水口１６から排水可能である。第１電極室２２ａを予備通路として使用できるように構成して予備通路の設置スペースを省いたので、中和器５の小型化が可能である。尚、中和剤は次第に消費されて小さくなり第１，第２スリット２６，２７を通過可能な大きさになるが、このとき収容されている中和剤の高さも低くなるので１対の電極１４ａ，１４ｂに接触する虞はない。また、水抜き栓１７を開けても、小さくなった中和剤はドレンと一緒に排出されるので、水抜き栓１７を詰まらせることはない。

その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ 給湯装置
２ 燃焼部
３ １次熱交換器
４ ２次熱交換器
５ 中和器
１１ 容器
１２ 上蓋
１３ 導入口
１４ａ，１４ｂ 電極
１５ａ，１５ｂ 電極挿入部
１６ 排水口
１７ 水抜き栓
２０ 壁部
２１ 収容部
２１ａ〜２１ｆ 第１〜第６区画
２２ａ 第１電極室
２２ｂ 第２電極室
２３ 排水口室
２３ａ 開口
２５ 封水部
２６ 第１スリット
２７ 第２スリット
２８ 切欠き部

Claims (3)

1. 燃焼式給湯装置の燃焼ガスが露点以下の温度になることにより生成されるドレンを中和剤で中和する中和器において、
   前記ドレンの導入口と、前記中和剤を収容する収容室と、前記ドレンの水位を検知するための１対の電極と、前記１対の電極の夫々を収容する第１電極室及び第２電極室と、前記ドレンの排水口を備え、
   前記第１，第２電極室の夫々の側壁部には少なくともその上端部分と下端部分において前記収容室と連通する第１，第２スリットが設けられ、
   前記第１電極室には水抜き栓が設けられていることを特徴とする中和器。
2. 前記収容室には、この収容室を仕切る複数の壁部を介して前記ドレンが流下可能なドレン通路が形成され、
   前記ドレン通路には水封用壁部により２つに仕切られた水封部が設けられ、
   前記第１電極室は、前記水封用壁部より上流側の前記水封部と前記第１スリットにより連通していることを特徴とする請求項１に記載の中和器。
3. 前記水封部より上流側の前記ドレン通路は、少なくとも１つの区画を形成するように仕切られ、
   前記第１電極室の側壁上端部分には、前記区画のうちの最上流区画と連通する切欠き部が設けられ、
   前記切欠き部から前記第１電極室及び前記第１スリットを介して前記水封部へ前記ドレンが流下可能な予備通路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の中和器。